Co je to - teplo?
Tím ale naše možnosti končí. Jen málokdo je schopen odlišit, jestli má jeho hrnek s čajem 64 nebo 67 stupňů Celsia.
Daleko přesnější měření dovolují různé teploměry. Ty nejznámější využívají schopnost látek se rozpínat při vyšší teplotě a naopak zmenšovat svůj objem při teplotách nižších. To napovídá, co se děje při zvyšování teploty - a jaký fyzikální jev se za pojmem “teplota” skrývá.
Jak rychlá je moje mrkev?
Tahle zvláštní otázka se stala v naší rodině okřídlenou. Odstartovala obědovou přednášku o tom, co je to teplota, jak se měří a proč je mrkev nečekaně rychlá, i když se nehýbe. Výsledkem bylo, že chytré dítě raději rychle mrkev snědlo, aby se vyhnulo dalšímu poučování.
To, co cítíme jako teplotu, je něco, co by člověk nejspíš nečekal. Je to pohybová energie jednotlivých molekul v dané látce. Čím teplejší je objekt, tím rychleji jeho molekuly kmitají nebo se vůči sobě navzájem pohybují. Přitom se nepohybují všechny částice stejně rychle. Naopak. Některé jsou poměrně pomalé, většina z nich disponuje typickou rychlostí, která odpovídá určité teplotě - a malé množství molekul je pro změnu daleko rychlejší. I u běžných, nám známých, teplot může taková rychlost dosahovat několika kilometrů za vteřinu.
Existuje záporná nebo nulová teplota?
Experimentátoři si toho poprvé všimli u plynů. Čím víc je plyn zahřátý, tím větší objem zaujímá. Napadlo je, že při ochlazování to bude právě naopak - a dlouho se zdálo, že bude existovat také nulová teplota, při které má plyn objem nulový. Pak je jen logické, že tak, jako neexistuje záporný objem, neměla by existovat ani záporná absolutní teplota.
Dnes víme, že se skutečně nedá dosáhnout ani záporné ale dokonce ani nulové teploty a tím zároveň i objemu plynu.
Částečně proto, že se látka skládá z molekul a ty prostě nikdy do jednoho jediného bodu nestlačíme. Brání v tom například elektromagnetické síly elektronových obalů samotného atomu. Jednotlivé elektrony se vzájemně odpuzují a dokud nevyvineme opravdu velkou sílu (jaká je dostupná například neutronových hvězdách), ponechá si atom původní strukturu. Ale ani ve chvíli, kdy donutíme elektrony z obalu jádra, aby se do jádra zhroutily, nepřestane mít výsledná neutronová hmota kladný objem. A už vůbec nebude mít teplotu, která by se dotkla nuly.
Další výmluvu pro nestlačitelnost plynu do nulového nebo jen velice malého prostoru poskytla kvantová fyzika. Atomy a molekuly se nedají odsoudit k absolutní nehybnosti. Jinými slovy atomy nebo molekuly se nemohou nacházet bez pohybu (na jednom určitém místě). Přitom se nejedná o následek nedokonalého měření, ale o fyzikální zákonitost.
Poprvé ji formuloval v roce 1927 Werner Heisenberg a dnes ji známe jako Heisenbergův princip neurčitosti.
Maximální možná teplota
Ještě zajímavější je situace na druhém konci stupnice - v oblasti extrémně vysokých teplot. Teoreticky si můžeme představit obrovské teploty, odpovídající miliardám stupňů. Má to ale hned několik háčků.
Už u poměrně (na Zemi) běžných vysokých teplot nastává problém s jejich měřením. Běžný teploměr by se během experimentu poničil nebo rovnou vypařil. A tak se na celou věc musí jít trochu důmyslněji. Poměrně vysoké teploty (od 600 °C výše) se dají například měřit na základě … barvy horkého předmětu. Ten totiž začíná žhnout - vyzařovat elektromagnetické vlny ve viditelné oblasti spektra.
600 stupňů Celsia se dá zaregistrovat nejlépe potmě - jako nepatrný načervenalý efekt. Záření, které vydávají ještě teplejší předměty se jeví intenzivněji - jsou naoranžovělé. O hodně teplejší pak “svítí” žlutě a jejich barva postupně přechází do bílé. Takto se daří měřit teplotu až do přibližně 1400 °C, kdy začínáme vnímat světlo jako oslňující. Bělejší než bílé pak už světlo nebude - tady naše lidské senzorické schopnosti končí. Pro vyšší teploty existují samozřejmě různé pyrometrické teploměry. Ale i ony mohou měřit teplotu jen do několika tisíc stupňů.
Vrchní hranice
Nezávisle na tom, jestli takovou teplotu umíme změřit, musí ovšem vedle nejnižší teploty existovat také nejvyšší fyzikálně možná teplota. Při těchto úvahách se samozřejmě dávno pohybujeme v oblasti, kdy teplotu už nelze nijak definovat na základě našich zkušeností, natož měřit a nejspíš ani odhadnout nebo rozlišit dvě různé teplotní hodnoty.
Nejspíš vás napadne, co definuje vrchní hranici, u které se dá ještě mluvit o teplotě látky. Je to nejvyšší možná rychlost teplé molekuly nebo atomu: rychlost světla.
Teoreticky by se mělo jednat o 1,4 x 1032 ° C, tedy teplotu, která mohla teoreticky existovat ve vesmíru jen jednou. Mohlo to být bezprostředně po Velkém třesku.
Dana Tenzler
Chandrayaan-3 a jeho přistání na měsíčním povrchu
23. srpna minulého roku přistál na Měsíci indický lunární modul Chandrayaan-3. Mise, která vypustila na povrchu Měsíce malé lunární vozítko, měla také zajímavé následky.
Dana Tenzler
Hackmanit - jedinečný drahokam … a dozimetr
Hackmanit je příbuzný minerálu, která se jmenuje sodalit. Na rozdíl od něj má ale jednu zajímavou vlastnost - na světle mění svou barvu. Čím je to způsobeno?
Dana Tenzler
Meteorit 2024 BX1 byl už nejspíš nalezen
Nedávno byl oznámen nález předpokládaných zbytků meteoritu 2024 BX1. Ten zazářil jako jasný bolid na noční obloze v noci z minulé soboty na neděli. (délka blogu 3 min.)
Dana Tenzler
Meteorit 2024 BX1 zatím nebyl nalezen
V noci z 20. na 21. ledna se v Braniborsku objevil na nebi objekt, který zazářil jako nezvykle jasný bolid. Byl vidět z Lipska ale také z Prahy. (délka blogu 3 min.)
Dana Tenzler
Proč mají výstražná světla modrou barvu?
Proč byla pro výstražný signál v silničním provozu zvolena modrá barva? Na vině je (a vás to nepřekvapí) ... fyzika (délka blogu 3 min.)
Další články autora |
Stovky amerických obrněnců se v řádu dnů nepozorovaně přemístily do Česka
Několik set vozidel americké armády včetně obrněnců Bradley nebo transportérů M113 se objevilo ve...
Nahá umělkyně za zvuků techna házela před dětmi hlínou. Už to řeší policie
Policie prošetřuje vystoupení, ke kterému došlo na Akademii výtvarných umění (AVU). Umělkyně a...
Podvod století za 2,4 miliardy. Ortinskému hrozí osm let a peněžitý trest 25 milionů
Luxusní auta, zlaté cihly, diamanty a drahé nemovitosti. To vše si kupoval osmadvacetiletý Jakub...
Auto vyjelo z vozovky a srazilo tři lidi. Žena zemřela, dvě vnučky jsou zraněné
Osobní auto srazilo dnes odpoledne v Čáslavicích na Třebíčsku ženu a dvě děti. Žena srážku...
Zemřel bývalý místopředseda ODS Miroslav Macek. Bylo mu 79 let
Ve věku 79 let zemřel bývalý místopředseda ODS a federální vlády Miroslav Macek, bylo mu 79 let. O...
Budoucnost válčení? Stíhačka řízená AI obstála v „boji“, vezla i šéfa letectva
Americký šéf letectva Frank Kendall se poprvé proletěl experimentální stíhačkou F-16, kterou místo...
Hamás má týden na příměří, jinak Izrael vtrhne do Rafáhu, spekuluje Egypt
Izrael dal palestinskému radikálnímu hnutí Hamás týden na to, aby přijal dohodu o příměří a...
V Berlíně hoří výrobní hala firmy produkující zbraně poskytnuté Ukrajině
Hasiči na jihozápadě Berlína likvidují rozsáhlý požár výrobní haly, ve které jsou uskladněny...
Názor, že Paroubek parazituje, nestačil. Podle soudu může iniciály ČSSD použít
Volební senát Nejvyššího správního soudu (NSS) zamítl návrh Sociální demokracie (SOCDEM) na zrušení...
Chcete, aby vaše děti měli v dospělosti bohatství? Přečtěte si, jak na to!
Správné finanční návyky a dovednosti vznikají právě v dětství. Mnoho dětí je přijímá přirozeně od svých rodičů, kteří jsou pro děti velkým vzorem....
- Počet článků 972
- Celková karma 19,83
- Průměrná čtenost 1325x